基于CMOS工藝的蓋革模式SPAD像元電路研究.pdf

1、單光子探測技術(shù)在國防建設(shè)、工業(yè)和民用生活領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景,比如:生物學(xué)上的DNA排序和熒光壽命成像、軍事上的雷達(dá)測距和深海探測、天文學(xué)上的外太空探索和三維視覺系統(tǒng)、物理學(xué)上的粒子成像速度儀和量子密鑰學(xué)、化學(xué)上的瞬間氣體成像和粒子濃度探測等?；贑MOS工藝的單光子雪崩二極管作為單光子探測的核心器件,愈加受到了研究人員的關(guān)注和重視。
　　論文在中央高?？蒲谢緲I(yè)務(wù)費(fèi)資助項(xiàng)目的資助下,參考了國內(nèi)外的單光子雪崩二極管器件結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)

2、了有源區(qū)為p+/深n-型結(jié)構(gòu)和帶有p阱作為保護(hù)環(huán)的CMOS工藝單光子雪崩二極管器件結(jié)構(gòu)。采用Atlas工具實(shí)現(xiàn)了器件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)并對單光子雪崩二極管進(jìn)行參數(shù)仿真,如:雪崩擊穿電壓,電場強(qiáng)度、碰撞產(chǎn)生率、暗電流、光電流、載流子的雪崩產(chǎn)生率、電流密度和電流流向等等。這些參數(shù)的仿真結(jié)果說明了這個器件結(jié)構(gòu)滿足預(yù)先的設(shè)計(jì)要求。
　　先介紹了在蓋革模式下單光子雪崩二極管的主要特性參數(shù)有光子探測效率、暗計(jì)數(shù)率、抖動(時(shí)間分辨率)、后脈沖率、響應(yīng)度